謝 濤，薄鈞戈，房琛琛

（西安交通大學(xué) 計算機教學(xué)實驗中心，陜西 西安 710049）

0 引 言

在國家實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)＋”等重大發(fā)展戰(zhàn)略的大背景下，培養(yǎng)科學(xué)基礎(chǔ)厚、工程能力強、綜合素質(zhì)高的工程科技人才，對于支撐服務(wù)以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)、新模式為特點的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實意義和戰(zhàn)略意義，也是建設(shè)制造強國和創(chuàng)新型國家的重要前提[1]。

新工科這一概念自2016年提出，在一年多的時間里，教育部組織高校深入研討，形成“復(fù)旦共識”和“天大行動”[2]。在這樣的背景下，探索工程教育人才培養(yǎng)新模式，提高學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識，達(dá)到我國新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)發(fā)展對大學(xué)生的素質(zhì)能力要求，才能真正體現(xiàn)出教育的價值和意義[3]。

1 “能力導(dǎo)向、項目驅(qū)動”驅(qū)動模型

研究表明，當(dāng)前環(huán)境下，大學(xué)教育的重點已由知識與技能傳授，逐漸轉(zhuǎn)向?qū)W生核心能力的培養(yǎng)與測評，以確保畢業(yè)生能夠滿足企業(yè)與未來社會對高素質(zhì)人才的需求[4]。重慶交通大學(xué)周開發(fā)教授提出新工科學(xué)生核心能力分類架構(gòu)由5類核心能力構(gòu)成，即個人效能、知識能力、學(xué)術(shù)能力、技術(shù)能力和社會能力[4]。根據(jù)周教授提出的能力框架，結(jié)合西安交通大學(xué)理工科專業(yè)教學(xué)的總體目標(biāo)，在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，提出在“能力導(dǎo)向、項目驅(qū)動”的框架模型（簡稱框架模型）下，通過項目驅(qū)動實驗教學(xué)，對實驗教學(xué)進(jìn)行探索與改革，希望借助實驗教學(xué)最大限度地調(diào)動學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性，逐步培養(yǎng)學(xué)生初步的綜合設(shè)計能力、項目管理能力、團(tuán)隊協(xié)作能力和科研創(chuàng)新能力?！澳芰?dǎo)向、項目驅(qū)動”的框架模型見圖1。

圖1 “能力導(dǎo)向、項目驅(qū)動”模型

2 “能力導(dǎo)向、項目驅(qū)動”模型下的實驗教學(xué)改革具體措施

2.1 實驗教學(xué)目標(biāo)重新定位

教學(xué)目標(biāo)是實驗教學(xué)的出發(fā)點，是實驗教學(xué)的靈魂，但實驗教學(xué)不是有了目標(biāo)就行。合適的教學(xué)目標(biāo)是提升實驗教學(xué)有效性的基礎(chǔ)，只有目標(biāo)合適，實驗教學(xué)才具備有效的基礎(chǔ)，才能顯示應(yīng)有的價值，才能最終落實在學(xué)生的進(jìn)步和發(fā)展上[5]。

Web編程實驗教學(xué)原來的教學(xué)目標(biāo)是通過實驗加強學(xué)生對Web編程概念的理解，著重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和操作技能。但是實際教學(xué)只側(cè)重于學(xué)生完成給定的實驗任務(wù)，忽略學(xué)生能力培養(yǎng)的系統(tǒng)性以及實驗在工程應(yīng)用中的拓展，不符合新工科背景下對學(xué)生能力培養(yǎng)的要求。

改革后的實驗教學(xué)目標(biāo)定位為在框架模型下，以基礎(chǔ)實驗項目為導(dǎo)引，完成對Web編程知識技能的學(xué)習(xí)，重點培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力。在此基礎(chǔ)上，通過對工程實踐項目的開發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生的基本項目管理能力。項目實施過程中，項目組成員協(xié)作、配合、團(tuán)結(jié)，逐步具備較好的團(tuán)隊協(xié)作能力；引導(dǎo)學(xué)生閱讀與項目相關(guān)的科研資料，并對學(xué)科相關(guān)的科技前沿進(jìn)行初步探索，培育初步的科研創(chuàng)新能力。

2.2 實驗內(nèi)容體系建設(shè)

實驗教學(xué)內(nèi)容體系是實驗教學(xué)目標(biāo)的支撐和依托，根據(jù)“能力導(dǎo)向、項目驅(qū)動”模型，實驗教學(xué)內(nèi)容分為兩個主要部分，即基礎(chǔ)實驗項目和工程實踐項目。

基礎(chǔ)實驗項目涉及的內(nèi)容主要包括互聯(lián)網(wǎng)和Web 基礎(chǔ)、HTML、CSS、JavaScript、PHP、數(shù)據(jù)庫、Cookie和Session、Web安全等，但在具體內(nèi)容的組織上，并不像傳統(tǒng)模式那樣先練習(xí)基本知識技能，再進(jìn)行某單元的綜合訓(xùn)練，而是遵循項目驅(qū)動理念，在某單元開始先推出一個項目，即基礎(chǔ)實驗項目，明確項目需求，然后讓學(xué)生根據(jù)項目需求了解與學(xué)習(xí)相關(guān)知識，最終目的是通過實驗完成項目的所有要求。此部分共設(shè)計了8個基礎(chǔ)實驗項目，具體的項目實驗安排見表1。

表1 基礎(chǔ)實驗項目實驗安排

工程實踐項目貫穿整個課程，也是整個實驗教學(xué)體系的主線。因此，對此類項目完全按照項目管理的流程進(jìn)行，項目內(nèi)容的來源主要包含3類：自選項目、聯(lián)合項目和指定項目，整個課程的實驗內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)見圖2。

自選項目是由項目組根據(jù)組員的愛好、興趣等自主選擇開發(fā)項目的一種形式，也是實際中出現(xiàn)最多的一類項目。這類項目基于項目組成員的共同興趣和愛好，能夠最大限度地發(fā)揮組員的積極性和創(chuàng)造性，是值得極力推薦的一種項目形式。常見的自選項目有學(xué)生社團(tuán)門戶、電商購物網(wǎng)站、學(xué)校二級單位門戶等。

圖2 項目驅(qū)動的實驗內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)圖

聯(lián)合項目是項目組和企業(yè)、政府或其他社會組織聯(lián)合開發(fā)的一種形式，由企業(yè)一方提供項目需要，承接項目的項目組按照需要在規(guī)定的時間內(nèi)完成項目所有需求。這類項目適合基礎(chǔ)較好、有一定開發(fā)經(jīng)驗的項目組承擔(dān)。此類項目與社會結(jié)合程度相當(dāng)高，是非常理想的一種項目形式，但由于對項目組成員自身素質(zhì)要求較高，且時間上有嚴(yán)格限制，因此尋找合適的項目并不容易。

指定項目是因為各種主客觀原因，造成項目組沒有選擇或者未來得及選擇其他項目，而由教師指定開發(fā)特定項目的一種形式。常見的指定項目有課程資源網(wǎng)站、電子郵件系統(tǒng)、企業(yè)門戶系統(tǒng)等。

2.3 實驗教學(xué)方法的改革

實驗教學(xué)方法是實驗教學(xué)中最重要的軟性工具，決定著學(xué)生的參與程度和互動效果[6]。教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見指出，應(yīng)“創(chuàng)新教育教學(xué)方法，倡導(dǎo)啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式教學(xué)”，而教學(xué)方法創(chuàng)新的根本目的就在于提高教學(xué)質(zhì)量[7]。

傳統(tǒng)實驗教學(xué)方法的優(yōu)點在于學(xué)生可按照事先規(guī)定好的實驗步驟，在較短時間內(nèi)將實驗做完。但是，這種教學(xué)方法不能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性和創(chuàng)造性，不利于新工科背景下創(chuàng)新性應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

根據(jù)課程特點，可以對不同類型的項目實施不同的教學(xué)方法，旨在促進(jìn)實驗教學(xué)質(zhì)量的提高和對學(xué)生能力的培養(yǎng)。

基礎(chǔ)實驗項目主要采用啟發(fā)式教學(xué)法，盡可能將啟發(fā)式教學(xué)滲透到實驗教學(xué)全過程，并注意處理傳授知識與培養(yǎng)能力的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生主動觀察、積極思考、分析問題和解決問題，真正做到手腦并用[8]。在實驗過程中，教師要針對學(xué)生出現(xiàn)的問題，引導(dǎo)學(xué)生找出解決問題的思路和方法，著力培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計能力。教師要結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，進(jìn)行適度引導(dǎo)，保證學(xué)生通過“墊墊腳，跳一跳”就可以自己找到答案，不能講得太少，變?yōu)榉湃巫粤鳎灰膊荒苤v得太多，變成包辦代替。

工程實踐項目主要采用項目式教學(xué)法。項目式教學(xué)法倡導(dǎo)以學(xué)生為中心，以實際項目為載體，學(xué)生主動參與項目實施全過程，并主動構(gòu)建知識體系的一種教學(xué)方法[9]。項目教學(xué)法中，教師不再是單一的知識傳授者，而是學(xué)生學(xué)習(xí)的合作者、引導(dǎo)者和參與者。學(xué)生在項目實施的各個環(huán)節(jié)隨時與教師溝通，教師引導(dǎo)項目實施全過程，如引導(dǎo)學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計實驗方案、解決實驗過程中遇到的問題、進(jìn)行總結(jié)和自我評價等。項目教學(xué)法的成功，要充分考慮學(xué)生已有的理論與實踐知識結(jié)構(gòu)，由易而難、循序漸進(jìn)設(shè)計實驗項目。通過完成一個完整的項目，理論與實驗?zāi)軌蛴袡C結(jié)合起來，學(xué)生綜合運用已有的知識，積極主動地探索新知識，培養(yǎng)學(xué)生的項目管理能力。

還有一種實驗教學(xué)方法，既可用于基礎(chǔ)實驗項目，也經(jīng)常用于項目教學(xué)法，這就是討論式教學(xué)法。討論式教學(xué)可以產(chǎn)生很多有益的思路，產(chǎn)生思想火花[10]，即通常所說的“頭腦風(fēng)暴”。項目開發(fā)中出現(xiàn)的問題，需要小組分工協(xié)作，查閱文獻(xiàn)，提出解決問題的方案，然后與教師討論，確定最終解決方案。通過小組討論，能夠培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。討論式教學(xué)經(jīng)常和啟發(fā)式教學(xué)結(jié)合起來，鼓勵每位學(xué)生積極發(fā)言，教師對學(xué)生的觀點進(jìn)行指導(dǎo)、總結(jié)，使學(xué)生養(yǎng)成積極思考的習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生的分析歸納能力。

2.4 實驗教學(xué)手段的改革

借助當(dāng)前較發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)，改革致力于將富媒體技術(shù)、MOOC、微信、QQ等運用于實驗教學(xué)過程中，并通過實驗教學(xué)平臺建設(shè)、實驗教學(xué)組織方式和優(yōu)秀項目的培育及示范等體現(xiàn)出來。

1）實驗教學(xué)平臺建設(shè)。

實驗教學(xué)平臺是保障學(xué)生進(jìn)行正常實驗活動的前提。改革后的實驗教學(xué)平臺主要包括教學(xué)管理平臺、實驗開發(fā)平臺和MOOC平臺，見圖3。

圖3 實驗教學(xué)平臺組成

教學(xué)管理平臺主要完成一系列教學(xué)管理活動，包括教學(xué)任務(wù)、實驗任務(wù)、課程資源的發(fā)布，學(xué)生報告、作業(yè)及相關(guān)材料的提交，學(xué)生及成績的管理，討論區(qū)等版塊，是實驗教學(xué)管理中必不可少的環(huán)節(jié)。目前，西安交通大學(xué)該課程采用的教學(xué)管理平臺是開源平臺魔燈（Moodle）。

實驗開發(fā)平臺是整個實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中最重要的一環(huán)，是學(xué)生進(jìn)行項目開發(fā)并展示成果的舞臺，更是進(jìn)行實驗教學(xué)改革其他環(huán)節(jié)的重要組成部分，主要功能是實現(xiàn)學(xué)生項目的發(fā)布，包括基礎(chǔ)實驗項目和工程實踐項目。為了方便學(xué)生的操作，實驗開發(fā)平臺的操作系統(tǒng)采用Linux的多用戶模式。

MOOC平臺是借助學(xué)校的MOOC平臺建立的，目前用來組織課程的視頻資源，主要包括課程的部分技術(shù)及技能介紹。當(dāng)前，使用該平臺的主要目的是為學(xué)生的線上學(xué)習(xí)提供支持。長遠(yuǎn)來看，該實驗教學(xué)將來會圍繞此平臺進(jìn)行真正意義的MOOC和SPOC教學(xué)。

2）實驗教學(xué)組織方式。

有效的組織方式是實驗教學(xué)順利高效進(jìn)行的保障。改革后的實驗教學(xué)組織方式重點強調(diào)學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，打破教師唱主角的傳統(tǒng)模式，給予學(xué)生更多的自由空間，極大地發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造精神，具體的組織方式分為基礎(chǔ)實驗項目和工程實踐項目兩種。

基礎(chǔ)實驗項目需要足夠的課內(nèi)機時來保證學(xué)生完成實驗項目。在課內(nèi)機時里，學(xué)生可向教師面對面提出疑難問題，教師予以解答，解答過程中，以引導(dǎo)學(xué)生思考為重點。經(jīng)驗表明，單純依靠課內(nèi)機時是無法完成基礎(chǔ)實驗項目的，因此學(xué)生需要額外的課外機時來完成項目。此時如有問題，可借助當(dāng)前流行的互聯(lián)網(wǎng)通訊手段（如QQ群、微信群、電子郵件和教學(xué)管理平臺的討論區(qū)）向教師請教，同學(xué)之間也可相互討論。

工程實踐項目以學(xué)生自由分組開展，每個項目組有3～5名學(xué)生，每組確定1名組長，組長相當(dāng)于項目負(fù)責(zé)人，全面負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)人員分工、組織小組討論、把握項目進(jìn)度、考核組內(nèi)成員和對外溝通聯(lián)絡(luò)等。由于組內(nèi)人數(shù)較少，組織靈活，適合利用課外時間進(jìn)行組內(nèi)討論，確定項目開發(fā)的相關(guān)事宜。除此之外，還可以利用適當(dāng)?shù)恼n內(nèi)學(xué)時進(jìn)行組間討論溝通、互相學(xué)習(xí)、取長補短。

3）優(yōu)秀項目的培育及示范。

榜樣的力量是無窮的。通過工程實踐項目的開發(fā)，積累一批具有示范意義的優(yōu)秀項目。這樣做有兩個目的：第一，這些優(yōu)秀項目可供后來的學(xué)習(xí)者參考、借鑒，起到示范作用，能增強后來學(xué)習(xí)者的自信心；第二，對優(yōu)秀項目持續(xù)培育，并努力做好此類項目與企業(yè)、社團(tuán)等組織的對接工作，使優(yōu)秀項目能服務(wù)社會，發(fā)揮更大的作用，實實在在地創(chuàng)造價值。

2.5 實驗教學(xué)考核機制

實驗教學(xué)的考核需要對實驗教學(xué)全過程進(jìn)行多方位考核，以給出能對學(xué)生能力進(jìn)行正確評價的考核成績[11]。據(jù)此，該課程的實驗教學(xué)考核由4部分組成，包括基礎(chǔ)實驗項目、工程實踐項目、科研創(chuàng)新提升及考勤，實驗考核參考評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

1）基礎(chǔ)實驗項目。

在基礎(chǔ)實驗項目部分，學(xué)生必須獨立完成8個基礎(chǔ)實驗項目，并將結(jié)果提交到實驗開發(fā)平臺，完成每個實驗項目的實驗報告，提交至教學(xué)管理平臺。該部分占總成績的比重為10%，教師根據(jù)學(xué)生的項目和實驗報告的完成情況給出該部分成績。

表2 實驗考核參考評分標(biāo)準(zhǔn)

2）工程實踐項目。

工程實踐項目按照項目管理的方法運作，考核主要包括項目立項、項目中期進(jìn)展、項目結(jié)題驗收，其中每部分都需要產(chǎn)生相關(guān)報告并取得相應(yīng)成績。該部分是整個實驗教學(xué)的關(guān)鍵，占總成績的比重為60%。為了對項目進(jìn)行客觀公正的評價，引入項目網(wǎng)評環(huán)節(jié)。在此環(huán)節(jié)中，參與學(xué)習(xí)的所有學(xué)生均可對每個項目組的項目進(jìn)行評分。以上幾方面內(nèi)容形成的成果和得到的成績均與項目組相關(guān)聯(lián)，不能直接客觀地反映組內(nèi)成員的成績。因此，在這里引入組長評價環(huán)節(jié)。組長根據(jù)每位組員在項目開發(fā)過程中的分工、工作能力、工作態(tài)度、團(tuán)隊及協(xié)作能力等因素給他們評分，使其盡可能反映項目組中成員的工作狀況。為了盡量避免組長評分時的主觀性，其對每位組員的評分并不能直接作為項目部分的得分，還需將該組項目得分和組長評分進(jìn)行加權(quán)平均。設(shè)項目部分總分為P，某項目組得分為Pi，組長對某位組員評分為Mi，該組員項目部分得分Si，則有

在公式（1）中，Pi和Mi均不能大于P。經(jīng)過這種處理，每位學(xué)生就有了該部分的個人成績。

3）科研創(chuàng)新提升。

培養(yǎng)大學(xué)生的科研能力對大學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的提高及大學(xué)生的全面發(fā)展具有重要意義[12]。該課程的科研創(chuàng)新提升主要包括外文資料閱讀和新技術(shù)探索。外文資料閱讀要求學(xué)生閱讀與項目開發(fā)或Web編程相關(guān)的外文科技論文，將其翻譯成中文，根據(jù)翻譯的質(zhì)量由教師給出該部分成績，占總成績的比重為10%。新技術(shù)探索要求學(xué)生探索Web編程或者IT相關(guān)學(xué)科最新的學(xué)科前沿動態(tài)，作出探討研究，并提交研究報告，教師根據(jù)提交的研究報告給出該部分成績，此部分占總成績的比重為10%。

3 結(jié) 語

新工科背景下，西安交通大學(xué)實施“能力導(dǎo)向、項目驅(qū)動”的Web編程實驗教學(xué)改革，通過基礎(chǔ)實驗項目和工程實踐項目，滿足了學(xué)生對實驗教學(xué)質(zhì)上的要求，為學(xué)生提供了更加個性化的廣闊選擇空間。更重要的是，改革中教學(xué)目標(biāo)的調(diào)整、教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、新的教學(xué)方法和手段的運用、考核機制的完善等措施順應(yīng)我國當(dāng)前高校人才培養(yǎng)的目標(biāo)，對學(xué)校其他課程的改革具有重要的借鑒意義。